Universidade Federal do Rio Grande do Sul Instituto de Física Departamento de Astronomia Fundamentos de Astronomia e Astrofísica: FIS2001 Prof. Rogério.

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1 Universidade Federal do Rio Grande do Sul Instituto de Física Departamento de Astronomia Fundamentos de Astronomia e Astrofísica: FIS2001 Prof. Rogério Riffel

2 Precessão do Eixo da Terra Assimetria da Terra (a Terra não é uma esfera perfeita); O plano do equador terrestre (plano do bojo equatorial) está inclinado 23° 26' 21,418" em relação ao plano da eclíptica, que por sua vez está inclinado 5° 8' em relação ao plano da órbita da Lua. As forças diferencias não tendem apenas a achatar a Terra, mas também a “endireitar” seu eixo. Causas:

3 Precessão do Eixo da Terra Como a Terra está girando, o eixo da Terra não se alinha com o eixo da eclíptica, mas precessiona em torno dele, da mesma forma que um pião posto a girar precessiona em torno do eixo vertical ao solo.

4 Precessão do Eixo da Terra LNPLNP Solo Torque Como o torque é definido por: Seu efeito é variar o momentum do Pião Como L e N são perpendiculares o torque não altera o módulo de L, apenas muda a sua direção, fazendo o Pião precessionar em torno do eixo perpendicular ao solo.

5 Precessão do Eixo da Terra No caso da Terra, as forças diferenciais gravitacionais da Lua e do Sol produzem um torque que tende a alinhar o eixo de rotação da Terra com o eixo da eclíptica, mas como esse torque é perpendicular ao momentum angular de rotação da Terra, seu efeito é mudar a direção do eixo de rotação, sem alterar sua inclinação. Os pólos celestes NÃO ocupam uma posição fixa no céu Cada pólo celeste se move lentamente em torno do respectivo pólo da eclíptica, descrevendo uma circunferência em torno dele com raio de 23,5 graus. Período é de 25 770 anos.

6 Precessão do Eixo da Terra Atualmente o Pólo Celeste Norte está nas proximidades da estrela Polar, na constelação da Ursa Menor, mas isso não será sempre assim. Daqui a cerca de 13000 anos ele estará nas proximidades da estrela Vega, na constelação de Lira. A precessão não tem nenhum efeito importante sobre as estações (eixo mantém sua inclinação de 23,5); Como o ano do nosso calendário é baseado nos equinócios, a primavera continua iniciando em setembro no hemisfério sul, e em março no hemisfério norte.

7 Planetologia Comparada

8 Formação do Sistema Solar: Hipótese nebular # grande nuvem discoidal de partículas em rotação, a nebulosa solar; # Colapso gravitacional; Carl Friedrich Freiherr von Weizäcker

9 Características Gerais dos Planetas Terrestres: Mercúrio, Vênus, Terra e Marte (4 mais próximos do Sol); Jovianos: Júpiter, Saturno, Urano e Netuno.

10 Características Gerais dos Planetas Terrestres: Mercúrio, Vênus, Terra e Marte (4 mais próximos do Sol); Jovianos: Júpiter, Saturno, Urano e Netuno.

11 Como se determinam estas características? Massa: determinada a partir da terceira lei de Kepler, se o planeta tem satélites. Se não tem, é determinada a partir de perturbações causadas nas órbitas de outros planetas ou de satélites artificiais que são enviados até estes planetas. Raio: medido diretamente do tamanho angular, quando se conhece a distância. Distância ao Sol: determinada a partir da paralaxe geocêntrica do planeta, ou, mais modernamente, por medidas de radar. Composição química: pode ser estimada a partir da densidade média do planeta, e por Espectroscopia. Rotação: todos os planetas apresentam rotação, detectada a partir da observação de aspectos de sua superfície, por medidas de efeito doppler ou de taxas de rotação do campo magnético. Temperatura: como os planetas obtém a maior parte de sua energia da luz solar, suas temperaturas dependem basicamente de sua distância ao Sol. Reflectividade: parte da energia solar incidente sobre o planeta é refletida, e parte é absorvida.

12 Estrutura Interna A estrutura interna dos planetas “sólidos” pode ser estudada através de ondas sísmicas; Essas ondas podem ser produzidas por terremotos naturais ou por impactos artificiais. Até o momento apenas a terra e a Lua foram estudadas com esta técnica. O que mostrou que a Terra tem um núcleo metálico e a Lua não.

13 A estrutura interna dos planetas JOVIANOS NÃO pode ser estudada através de ondas sísmicas; Pode-se estudar a estrutura interna do planeta mapeando-se a orbita de uma sonda espacial quando ela passa próxima ao planeta. Outra opção é estudar a estrutura interna dos planetas jovianos utilizando o formalismo Hidrostático (como em estrelas); Equação de equilíbrio hidrostático I ntegrando (em volume) e supondo que a densidade é aproximadamente constante P Estrutura Interna

14 Em resumo a Estrutura interna dos planetas pode ser descrita pelas figuras:

15 Superfícies As superfícies planetárias podem ser conhecidas de forma preliminar a partir do albedo, se o planeta não tem atmosfera espessa. Em planetas com atmosfera espessa, como os planetas jovianos e Vênus, o albedo não se refere à superfície. Júpiter, Saturno e Netuno emitem quantidade significativa de energia própria, às custas de seus calores residuais de contração. (manchas e convecção). As superfícies da Lua e de Mercúrio são parecidas, com grande número de crateras e grandes regiões baixas e planas. Marte apresenta uma superfície com montanhas, vales e canais. A superfície de Vênus não é visível devido às densas nuvens de ácido sulfúrico que cobrem o planeta. Estudos de radar mostram que o planeta tem superfície plana (algumas montanhas);

16 Atmosferas Cálculos Mec. Est. Velocidade média

17 Corpos Menores do Sistema Solar Asteróides: são um grupo numeroso de pequenos corpos (planetas menores) com órbitas situadas na grande maioria no Cinturão Principal de Asteróides, entre as órbitas de Marte e Júpiter; # Desde 1992 vários asteróides foram identificados além da órbita de Netuno (transnetunianos, 40 UA, Cinturão de Kuiper) Ceres, primeiro asteróide (cinturão principal, 2.8 UA); 90 % dos asteróides ficam no cinturão principal; 1000 Km 1/100MLua Cinturão Principal

18 Corpos Menores do Sistema Solar Este cinturão foi predito pelos cálculos do astrônomo irlandês Kenneth Essex Edgeworth (1880-1972) em 1949 e do holandês Gerard Peter Kuiper (1905-1973) em 1951. Cinturão de Kuiper O asteróide transnetuniano 2001 KX76, com 1200 km de largura

19 Corpos Menores do Sistema Solar O asteróide Quaoar foi descoberto em 2002. Tem cerca de 1250 km de diâmetro. Está localizado a cerca de 1,6 bilhões de km além de Plutão, no cinturão de Kuiper. Cinturão de Kuiper

20 Corpos Menores do Sistema Solar O asteróide Sedna, com diâmetro entre 1300 e 1600 km, com 3/4 do tamanho de Plutão, que tem 2240 km de diâmetro, estava a uma distância de 13 bilhões de km, além do cinturão de Kuiper, pois sua distância de periélio é de 76 UA

21 Corpos Menores do Sistema Solar Eris: descoberto em 2005; # Diâmetro de 2398 ± 97 Km; # entre 38 UA e 98 UA do Sol; Até mar/2008 existiam404 578 asteróides catalogados, e 2 461 cometas.

22 Cores de 6612 asteróides imageados pelo Sloan Digital Sky Survey, dos 204 mil objetos com movimento detectados até 2004

23 Planetas Anões Desde agosto de 2006 o sistema solar tem uma nova categoria de objetos, que são os planetas anões. Enquadram-se nessa categoria objetos que: a) estão em órbita em torno do Sol (como os planetas); b) têm forma determinada pela auto-gravidade, ou seja, são esféricos (como os planetas); c) não tem tamanho significativamente maior do que os outros objetos em sua vizinhança (ao contrário dos planetas). Ceres, Éris, Plutão e MakeMake

24 Quando a Terra cruza a órbita de um cometa, encontra poeira ejetada deste e uma chuva de meteoros ocorre. São pequenos asteróides (meteoróides) que se chocam com a Terra Meteoros

25 Impactos na Terra Meteoros Meteor Crater, ou Cratera Barringer [Daniel Moreau Barringer (1860-1929), que demonstrou que a cratera era devido ao impacto de um meteorito], no Arizona, tem 1,2 km de diâmetro e 50 mil anos. Em 30 de junho de 1908, um asteróide ou cometa de aproximadamente 100 mil toneladas explodiu na atmosfera perto do Rio Tunguska, na Sibéria, derrubando milhares de km 2 de mata.

26 Impactos na Terra Meteoros 12 de fevereiro de 1947, na cadeia de montanhas Sikhote-Alin, perto de Vladivostok, também na Sibéria. O impacto, causado por um asteróide de ferro-níquel de aproximadamente 100 toneladas que se rompeu no ar, foi visto por centenas de pessoas e deixou mais de 106 crateras, com tamanhos de até 28 m de diâmetro e 6 metros de profundidade. (28 toneladas recuperadas) 1745 kilos

27 Anéis (Poeira) Júpiter Saturno e Urano

28 Os cometas constituem outro conjunto de pequenos corpos orbitando o Sistema Solar. Suas órbitas são elipses muito alongadas Cometas Anti-Cauda, na direção do Sol (gás ionizado)

29 Cometas: McNaught Foi o mais brilhante dos últimos 40 anos, atingindo magnitude aparente de -5 (Venus chega a -4). Ele foi descoberto pelo astronônomo Robert H. McNaught em 7 de agosto de 2006, a partir do Siding Spring Observatory, na Austrália. 18/01/2007

30 Cometas: Hale-Bopp No início de 1997, foi visível a olho nu em quase todo o planeta. Acredita-se que os cometas são corpos primitivos, presumivelmente sobras da formação do sistema solar, que se deu pelo colapso de uma nuvem molecular gigante.

31 Asteróides Próximos à Terra Lista de Asteróides que passarão perto da Terra: http://astro.if.ufrgs.br/comast/future.htm Os asteróides próximos à Terra são aqueles que têm órbitas que os aproximam da Terra e portanto têm maior chance de colidir com a Terra. A maioria têm uma probabilidade de 0,5% de colidir com a Terra no próximo um milhão de anos. O número total de asteróides maiores que um km é da ordem de 1000 a 2000, que corresponde a uma probabilidade de 1% de colisão no próximo milênio.